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                         PC作為ProfibusDP單主站的實現(xiàn)

Profibus是由SIEMENS公司推出的一種開放式現(xiàn)場總線標準,，1989年成為德國標準DIN19245,，1996年成為歐洲標準EN50170,，1999年12月被接受為國際標準IEC61158的一部分。Profibus是目前歐洲乃至全球應用*泛的總線系統(tǒng),，他速度快成本低，幾乎所有的PLC產(chǎn)品和極多的自動化外設產(chǎn)品都提供Profibus接口。

Profibus根據(jù)不同的應用場合提供3個兼容版本：ProfibusDP,，ProfibusFMS和ProfibusPA。

ProfibusDP適用于現(xiàn)場級分布式自動化外設之間的高速數(shù)據(jù)傳輸（DP的含義為分散的外圍設備）,。他的體系結構包括ISO/OSI參考模型第1,，2層以及用戶接口，傳輸技術使用RS485（稱為H2）,，這種結構能保證通信的實時性和系統(tǒng)實現(xiàn)的低成本,。在用戶接口中使用了定義用戶和系統(tǒng)使用的應用功能和描述現(xiàn)場設備行為的行規(guī)。

ProfibusFMS（Fieldbus Message Specification）是現(xiàn)場級和單元級通信的通用解決方案,，主要解決單元級主站之間（PLC和PC）的互相通信,，因此高級功能比快速性系統(tǒng)反應時間更重要。FMS使用了ISO/OSI參考模型第1,，2,，7層，第1,，2層與ProfibusDP兼容,，第7層包括了應用協(xié)議并向用戶提供了廣泛的通信服務功能,。

ProfibusPA是在ProfibusDP的基礎上通過優(yōu)化、擴展而來,，主要用于化工等對安全性要求高的場合,，通信采用擴展的ProfibusDP協(xié)議。傳輸技術改用IEC11582（稱為H1）,，可確保本質安全性并使現(xiàn)場設備通過總線供電,，通過分段耦合器，能方便地和ProfibusDP,，ProfibusFMS相連,。

二、Profibus通信協(xié)議

Profibus通信協(xié)議通過ISO/OSI參考模型第2層實現(xiàn),，在Profibus中第2層稱為FDL（Fieldbus Data Link）,。

Profibus總線上的設備包括2類：主站和從站。主站在一個限定時間 （令牌持有時間TokenHoldTime） 內(nèi)對總線有控制權,，這時主站可以向從站發(fā)送數(shù)據(jù)或請求從站的數(shù)據(jù),。從站對總線沒有控制權，只是響應一個主站的請求或確認主站發(fā)送的數(shù)據(jù),。因此Profibus通信協(xié)議包括主站之間的令牌傳遞協(xié)議和主,、 從站之間的主從協(xié)議。

令牌傳遞協(xié)議確保每個主站有足夠的時間履行他的通信任務,，令牌在所有主站中循環(huán)一周的最長時間是一定的,。主從協(xié)議保證主站在令牌持有時間內(nèi)與從站的通信。

三,、ProfibusDP單主站系統(tǒng)

ProfibusDP允許構成單主站或多主站系統(tǒng),。多主站配置中，主站與各自從站構成相互獨立的子系統(tǒng),，涉及令牌的傳遞,。而作為現(xiàn)場級總線系統(tǒng)，很多情況下是以PLC作為調(diào)節(jié)器和主站構成的單主站系統(tǒng),，這個系統(tǒng)如果不是封閉的（不與外界交換數(shù)據(jù)而獨立運行）,，有可能通過ProfibusFMS或別的現(xiàn)場總線連接到車間單元級等更大規(guī)模的網(wǎng)絡，除此之外極有可能是PLC通過串行RS232與上位PC機（監(jiān)控層）通信,，如圖1所示,。

在大多數(shù)溫度控制、配料等系統(tǒng)中,，傳感器的采樣速率一般＞10 ms,，從站數(shù)目較少，總線數(shù)據(jù)傳輸速度≤500 kb/s,，*可以用PC取代PLC作為調(diào)節(jié)器和主站,，PC與ProfibusDP之間使用低成本的RS232/RS485轉換器連接，以節(jié)省昂貴的PLC,，如圖2所示,。在軟件上，由于單主站系統(tǒng)不涉及令牌傳遞,，可容易地在PC上編寫兼容ProfibusDP協(xié)議的單主站程序,。

四、軟件實現(xiàn)

1,、ProfibusDP單主站協(xié)議

主站讀命令： $①①R②13

從站回應數(shù)據(jù)格式：=③③③13

主站寫命令： $①①W②③③③13

從站確認格式： 6

13是回車鍵的ASCII碼,，6是ACK的ASCII碼，$,，R,，W分別代表相應ASCII碼，①①是代表地址的2個ASCII碼,，②是代表變量號的一個ASCII碼,，③③③是代表數(shù)據(jù)的3個ASCII碼。

RS232只使用了TXD,，RXD和GROUND三根信號線,。每幀8個數(shù)據(jù)位，偶校驗,，1個結束位,。數(shù)據(jù)傳輸速率9600 b/s。

2,、作為下位機查詢,、設置各從站

程序框圖如圖3所示。

具體C語言程序程序實現(xiàn)如下：

3,、作為調(diào)節(jié)器控制一個從站PID輸出

該部分程序框圖如圖4所示,，具體程序略。

作為過程監(jiān)控層,，也可使用循環(huán)輪詢各從站,，PID程序僅作為對其中一個從站的處理。軟件當然也可使用Simatic WinCC組態(tài),、VC++6.0等編寫圖形界面PC應用程序,，達到監(jiān)控和控制雙重功能。